FR2935470A1 - THERMAL GENERATOR WITH MAGNETOCALORIC MATERIAL - Google Patents

THERMAL GENERATOR WITH MAGNETOCALORIC MATERIAL Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un générateur thermique (1), constitué par au moins un module thermique (2) intégrant un élément magnétocalorique (3) disposé entre deux chambres chaude (4) et froide (5), et traversé de part et d'autre par un fluide caloporteur incompressible par l'intermédiaire d'un premier et d'un second moyens de circulation (6, 7) disposés chacun dans une des chambres chaude (4) et froide (5), ledit générateur thermique (1) comportant également un arrangement magnétique agencé pour soumettre alternativement l'élément magnétocalorique (3) à une variation de champ magnétique et créer alternativement dans l'élément magnétocalorique (3) un cycle d'échauffement et un cycle de refroidissement, générateur thermique (1) caractérisé en ce que le second moyen de circulation (7) comporte un organe de compensation (8) autorisant, d'une part, lors du déplacement du premier moyen de circulation (6) vers l'élément magnétocalorique (3), le déplacement dudit second moyen de circulation (7) vers l'extrémité de la chambre chaude ou froide (4 ou 5) concernée opposée à l'élément magnétocalorique (3) et, d'autre part, renvoyant automatiquement le second moyen de circulation (7) vers l'élément magnétique (3) lors du retour du premier moyen de circulation (6) vers l'extrémité de la chambre froide ou chaude (5 ou 4) correspondante opposée à l'élément magnétocalorique (3).The present invention relates to a heat generator (1), constituted by at least one thermal module (2) integrating a magnetocaloric element (3) arranged between two hot (4) and cold (5) chambers, and crossed on both sides. by an incompressible heat transfer fluid via a first and a second circulation means (6, 7) each disposed in one of the hot (4) and cold (5) chambers, said heat generator (1) also comprising a magnetic arrangement arranged to alternately subject the magnetocaloric element (3) to a magnetic field variation and alternatively create in the magnetocaloric element (3) a heating cycle and a cooling cycle, a heat generator (1) characterized in that that the second circulation means (7) comprises a compensating member (8) allowing, on the one hand, during the displacement of the first circulation means (6) towards the magnetocaloric element (3), the displaces it said second circulation means (7) towards the end of the hot or cold chamber (4 or 5) concerned opposite to the magnetocaloric element (3) and secondly automatically returning the second circulation means (7). ) to the magnetic element (3) during the return of the first circulation means (6) to the end of the corresponding cold or hot chamber (5 or 4) opposite to the magnetocaloric element (3).

Description

GENERATEUR THERMIQUE A MATERIAU MAGNÉTOCALORIQUE Domaine technique : La présente invention concerne le domaine de la génération d'énergie thermique et concerne plus particulièrement un générateur thermique à élément magnétocalorique. Ce générateur thermique est constitué par au moins un module thermique intégrant un élément magnétocalorique disposé entre deux chambres thermiques chaude et froide, ledit élément magnétocalorique étant traversé de part et d'autre par un volume de fluide caloporteur incompressible, ce volume de fluide étant déplacé par l'intermédiaire d'un premier et d'un second moyens de circulation disposés chacun dans une des chambres chaude et froide et renvoyant chacun alternativement le fluide en direction du moyen de circulation opposé en réalisant un mouvement de va-et-vient entre les extrémités opposées de la chambre chaude ou froide correspondante. ledit générateur thermique comportant également un arrangement magnétique agencé pour soumettre alternativement chaque élément magnétocalorique à une variation de champ magnétique et créer alternativement dans ledit élément magnétocalorique un cycle d'échauffement et un cycle de refroidissement, générant la création puis le maintien d'un gradient de température entre les deux extrémités opposées dudit élément magnétocalorique, le déplacement alterné du fluide caloporteur étant synchronisé avec la variation du champ magnétique. TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of thermal energy generation and more particularly relates to a thermal generator with magnetocaloric element. This thermal generator is constituted by at least one thermal module integrating a magnetocaloric element disposed between two hot and cold heat chambers, said magnetocaloric element being crossed on both sides by a volume of incompressible heat transfer fluid, this volume of fluid being displaced by via a first and a second circulation means each disposed in one of the hot and cold chambers and each alternately returning the fluid to the opposite circulation means by reciprocating between the ends opposite of the corresponding hot or cold chamber. said thermal generator also comprising a magnetic arrangement arranged to alternately subject each magnetocaloric element to a magnetic field variation and alternatively create in said magnetocaloric element a heating cycle and a cooling cycle, generating the creation and then maintaining a gradient of temperature between the two opposite ends of said magnetocaloric element, the alternating displacement of the coolant being synchronized with the variation of the magnetic field.

Technique antérieure : La technologie du froid magnétique à température ambiante est connue depuis plus d'une vingtaine d'années et on sait les avantages qu'elle apporte en termes d'écologie et de développement durable. On connaît également ses limites quant à sa puissance calorifique utile et à son rendement. Dès lors, les recherches menées dans ce domaine tendent toutes à améliorer les performances d'un tel générateur, en jouant sur les différents paramètres, tels que la puissance d'aimantation, les performances de l'élément magnétocalorique, la surface d'échange entre le fluide caloporteur et les éléments magnétocaloriques, les performances des échangeurs de chaleur, etc. PRIOR ART: Magnetic cold temperature at room temperature technology has been known for more than twenty years and we know the advantages it brings in terms of ecology and sustainable development. Its limits are also known as to its useful calorific power and its efficiency. Therefore, research in this area all tend to improve the performance of such a generator, by playing on the various parameters, such as the magnetization power, the performance of the magnetocaloric element, the exchange surface between the heat transfer fluid and the magnetocaloric elements, the performance of the heat exchangers, etc.

Une des difficultés dans la réalisation de générateurs utilisant un ou plusieurs éléments magnétocaloriques réside dans l'échange d'énergie thermique entre ces éléments magnétocaloriques et le ou les circuits utilisant, consommant ou échangeant l'énergie thermique avec le générateur, et reliés à ce dernier générateur. Une solution permettant de réaliser cet échange consiste à faire circuler un fluide caloporteur, liquide ou non, à travers les éléments magnétocaloriques, en synchronisation avec la variation du champ magnétique à laquelle sont soumis les éléments magnétocaloriques. One of the difficulties in producing generators using one or more magnetocaloric elements resides in the exchange of thermal energy between these magnetocaloric elements and the circuit or circuits using, consuming or exchanging thermal energy with the generator, and connected thereto. generator. A solution for performing this exchange is to circulate a heat transfer fluid, liquid or not, through the magnetocaloric elements, in synchronization with the variation of the magnetic field to which the magnetocaloric elements are subjected.

Dans sa demande de brevet français n° 0707612, la demanderesse présente un générateur thermique à matériau magnétocalorique dans lequel le fluide caloporteur est mis en circulation entre les éléments magnétocaloriques et deux chambres d'échange dites chambre chaude et chambre froide. Cette mise en circulation est réalisée par l'intermédiaire de deux jeux de pistons situés en regard des éléments magnétocaloriques et entraînés pas une came de commande reliée à un actionneur. In its French patent application No. 0707612, the Applicant presents a thermal generator magnetocaloric material in which the coolant is circulated between the magnetocaloric elements and two exchange chambers known as hot chamber and cold room. This circulation is achieved by means of two sets of pistons located opposite the magnetocaloric elements and driven by a control cam connected to an actuator.

Ce générateur présente toutefois un inconvénient inhérent à la nécessité de deux moyens pour actionner les deux jeux de pistons situés de part et d'autre de chaque élément magnétocalorique. Cela entraîne une augmentation du nombre de pièces constituant le générateur, et plus particulièrement du nombre de pièces en mouvement et donc une augmentation du risque de mauvais fonctionnement, un risque d'usure accru du fait du contact permanent entre la came et les pistons, et une dégradation du rendement du générateur. De plus, il pose des problèmes d'étanchéité entre la chemise des pistons et le mécanisme d'entraînement ou la came.30 Exposé de l'invention : This generator, however, has a disadvantage inherent in the need for two means for actuating the two sets of pistons located on either side of each magnetocaloric element. This causes an increase in the number of parts constituting the generator, and more particularly the number of moving parts and therefore an increase in the risk of malfunction, a risk of increased wear due to the permanent contact between the cam and the pistons, and degradation of the generator output. In addition, it poses sealing problems between the piston liner and the drive mechanism or the cam. SUMMARY OF THE INVENTION

La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un générateur thermique dans lequel le nombre d'organes d'actionnement ou de manoeuvre des moyens assurant la circulation du fluide caloporteur est réduit. The present invention aims to overcome these disadvantages by providing a thermal generator in which the number of actuating members or maneuvering means for the circulation of the heat transfer fluid is reduced.

A cet effet, elle propose un générateur thermique du genre indiqué en préambule dans lequel le second moyen de circulation comporte un organe de compensation autorisant, d'une part, lors du déplacement du premier moyen de circulation vers l'élément magnétocalorique, le déplacement dans le même sens dudit second moyen de circulation vers l'extrémité de la chambre chaude ou froide correspondante éloignée de l'élément magnétocalorique et, d'autre part, renvoyant automatiquement le second moyen de circulation vers l'élément magnétique lors du retour du premier moyen de circulation vers l'extrémité de la chambre froide ou chaude correspondante éloignée de l'élément magnétocalorique. For this purpose, it proposes a thermal generator of the kind indicated in the preamble in which the second circulation means comprises a compensation element allowing, on the one hand, during the displacement of the first circulation means towards the magnetocaloric element, the displacement in the same direction of said second circulation means towards the end of the corresponding hot or cold chamber remote from the magnetocaloric element and, secondly, automatically returning the second circulation means to the magnetic element when returning the first means circulating towards the end of the corresponding cold or hot chamber remote from the magnetocaloric element.

Lorsque le générateur magnétocalorique selon l'invention comporte plus d'un module thermique, ces derniers peuvent être disposés de manière adjacente les uns aux autres, de préférence avec les éléments magnétocaloriques alignés ou disposés à un même niveau. When the magnetocaloric generator according to the invention comprises more than one thermal module, the latter may be arranged adjacent to each other, preferably with the magnetocaloric elements aligned or arranged at the same level.

Ainsi, si l'on considère que les premiers moyens de circulation disposés sur un même côté par rapport aux éléments magnétocaloriques forment un jeu de moyens de circulation, et que les seconds moyens de circulation forment un second jeu, le premier jeu est entraîné par un organe de manoeuvre et le second jeu comporte un organe de compensation automatique qui lui permet de se déplacer sans l'intervention d'un organe de manoeuvre. Cela a notamment pour effet une simplification structurelle du générateur thermique. j Selon l'invention, ledit organe de compensation dudit module thermique peut être intégré dans ce dernier. Thus, if it is considered that the first circulation means arranged on the same side with respect to the magnetocaloric elements form a set of circulation means, and the second circulation means form a second set, the first set is driven by a operating member and the second set comprises an automatic compensation member which allows it to move without the intervention of an operating member. This has the effect of a structural simplification of the heat generator. According to the invention, said compensation member of said thermal module can be integrated in the latter.

L'invention prévoit également que ledit organe de compensation peut former simultanément le second moyen de circulation de fluide caloporteur. The invention also provides that said compensation member may simultaneously form the second heat transfer fluid circulation means.

Dans un mode de réalisation, l'organe de compensation peut être apte à se comprimer sous la force exercée par le fluide caloporteur lors du déplacement du premier moyen de circulation vers l'élément magnétocalorique et à reprendre sa forme initiale lors du retour du premier moyen de circulation au niveau de l'extrémité de la chambre chaude ou froide correspondante opposée à ou éloignée de l'élément magnétocalorique. In one embodiment, the compensation member may be able to compress under the force exerted by the heat transfer fluid during the displacement of the first circulation means towards the magnetocaloric element and to resume its initial shape upon the return of the first means. at the end of the corresponding hot or cold chamber opposite to or away from the magnetocaloric element.

Cet organe de compensation peut être disposé entre le second moyen de circulation et le fond la chambre chaude ou froide correspondante. Par fond de la chambre, il faut comprendre l'extrémité de la chambre opposée à l'élément magnétocalorique. This compensation member may be arranged between the second circulation means and the bottom of the corresponding hot or cold chamber. At the bottom of the chamber, it is necessary to understand the end of the chamber opposite to the magnetocaloric element.

Selon l'invention, ledit organe de compensation peut être choisi dans le groupe comprenant le ressort de compression, le tampon élastique, un fluide compressible. 20 En variante, l'organe de compensation peut former simultanément le second moyen de circulation et comporter une membrane élastique fixée au niveau de l'extrémité de la chambre chaude ou froide correspondante située du côté de l'élément magnétocalorique, de manière à recevoir le fluide caloporteur en sortie de l'élément 25 magnétocalorique issu de la chambre froide ou chaude opposée. According to the invention, said compensation member may be chosen from the group comprising the compression spring, the elastic buffer, a compressible fluid. As a variant, the compensation member may simultaneously form the second circulation means and comprise an elastic membrane fixed at the end of the corresponding hot or cold chamber situated on the side of the magnetocaloric element, so as to receive the heat transfer fluid at the outlet of the magnetocaloric element 25 from the cold or hot chamber opposite.

Cette membrane élastique est déformée par la force du fluide caloporteur venant de la chambre froide ou chaude opposée et retrouve sa forme initiale lors du retour du premier moyen de circulation au niveau de l'extrémité de la chambre chaude ou 30 froide opposée à l'élément magnétocalorique. This elastic membrane is deformed by the force of the heat transfer fluid coming from the opposite cold or hot chamber and returns to its initial shape when the first circulation means is returned to the end of the hot or cold chamber opposite the element. magnetocaloric.

Dans un autre mode de réalisation, le second moyen de circulation peut être réalisé, au moins en partie. en un matériau magnétique ou comprendre un tel matériau magnétique et l'organe de compensation peut comporter un aimant de polarité identique à celle du matériau magnétique du second moyen de circulation et être intégré dans ou disposé au niveau du fond de la chambre chaude ou froide dans laquelle est disposé le second moyen de circulation. In another embodiment, the second circulation means can be realized, at least in part. in a magnetic material or comprise such a magnetic material and the compensation member may comprise a magnet of polarity identical to that of the magnetic material of the second circulation means and be integrated in or disposed at the bottom of the hot or cold chamber in which is disposed the second circulation means.

Le second moyen de circulation peut être choisi dans le groupe comprenant un piston, une membrane extensible. The second circulation means may be chosen from the group comprising a piston, an extensible membrane.

Dans un autre mode de réalisation, l'organe de compensation peut comporter au moins un organe de liaison fluidique entre les volumes des chambres chaude et froide situés derrière les premier et second moyens de circulation par rapport à l'élément magnétocalorique, cet organe de liaison fluidique et ces volumes formant un circuit fermé rempli d'un fluide d'entraînement incompressible. In another embodiment, the compensation member may comprise at least one fluid connection member between the volumes of the hot and cold chambers located behind the first and second circulation means with respect to the magnetocaloric element, this connecting member fluidic and these volumes forming a closed circuit filled with an incompressible drive fluid.

En outre, l'organe de liaison fluidique peut intégrer un étrangleur permettant de réguler la vitesse du fluide d'entraînement et donc celle des premier et second moyens de circulation. In addition, the fluidic connection member may incorporate a throttle for regulating the speed of the driving fluid and therefore that of the first and second circulation means.

Description sommaire des dessins : Brief description of the drawings:

La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante des modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: les figures 1A et 1B sont des vues en plan d'un générateur thermique selon une première forme de réalisation de l'invention, représentant les moyens de circulation dans leurs deux positions extrêmes, - les figures 2A et 2B sont des vues similaires à celles des figures lA et 1B d'un générateur thermique selon une seconde forme de réalisation, - les figures 3A et 3B sont des vues similaires à celles des figures lA et 1B d'un générateur thermique selon une troisième forme de réalisation, - les figures 4A et 4B sont des vues similaires à celles des figures 1A et 1B d'un générateur thermique selon une quatrième forme de réalisation, les figures 5A et 5B sont des vues similaires à celles des figures 1A et 1B d'un générateur thermique selon une cinquième forme de réalisation de l'invention, les figures 6A et 6B sont des vues similaires à celles des figures 1A et 1B d'un générateur thermique selon une sixième forme de réalisation de l'invention, et les figures 7A et 7B sont des vues similaires à celles des figures 6A et 6B du générateur thermique dans lequel l'organe de compensation comporte un étrangleur. The present invention and its advantages will become more apparent in the following description of the embodiments given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1A and 1B are plan views of a thermal generator according to a first embodiment of the invention, representing the circulation means in their two extreme positions, - Figures 2A and 2B are views similar to those of Figures lA and 1B of a thermal generator according to a second embodiment, FIGS. 3A and 3B are views similar to those of FIGS. 1A and 1B of a thermal generator according to a third embodiment, FIGS. 4A and 4B are views similar to those of FIGS. 1A and 1B of a generator. according to a fourth embodiment, FIGS. 5A and 5B are views similar to those of FIGS. 1A and 1B of a thermal generator according to a fifth form of FIG. In the embodiment of the invention, FIGS. 6A and 6B are views similar to those of FIGS. 1A and 1B of a thermal generator according to a sixth embodiment of the invention, and FIGS. 7A and 7B are views similar to FIGS. those of Figures 6A and 6B of the thermal generator in which the compensation member comprises a choke.

Différentes manières de réaliser l'invention : Dans les exemples de réalisation illustrés, les pièces ou parties identiques portent les mêmes références numériques. Different Embodiments of the Invention In the exemplary embodiments illustrated, the identical parts or parts bear the same numerical references.

Les figures 1A et 1B représentent un générateur thermique 1 selon l'invention 20 comportant deux modules thermiques 2 adjacents et superposés, intégrant chacun un élément magnétocalorique 3 disposé entre deux chambres chaude 4 et froide 5 et comportant un fluide caloporteur. Un premier moyen de circulation 6 du fluide caloporteur est disposé dans la chambre chaude 4 et un second moyen de circulation 7 est disposé dans la chambre froide 5 ou inversement. Le second moyen de 25 circulation 7 coopère avec un ressort de compression 8 formant un organe de compensation ou organe de rappel. L'organe de compensation peut également être constitué par un tampon élastique ou un autre moyen similaire. Le ressort de compression 8 est représenté en transparence sur les figures 1A et I B. Les paramètres physiques du ressort de compression 8 tels que la longueur libre ou la raideur sont 30 déterminés de manière à permettre une compression progressive du ressort de15 compression 8 sous l'action de la pression ou force exercée par le fluide caloporteur lorsqu'il est déplacé par le premier moyen de circulation 6 et à atteindre une compression de préférence lorsque la course dudit premier moyen de circulation 6 est finie, à savoir lorsqu'il est en butée contre la paroi de la chambre concernée située au niveau de l'élément magnétocalorique 3. Ainsi, la compression du ressort de compression 8 autorise le déplacement du fluide caloporteur à travers l'élément magnétocalorique 3 vers la chambre dans laquelle est situé le second moyen de circulation 7, à savoir la chambre froide 5 dans l'exemple illustré. Lorsque le premier moyen de circulation 6 retourne dans sa position initiale, la force exercée par le fluide caloporteur sur le ressort de compression 8 diminue jusqu'à disparaître et ce dernier se détend tout en entraînant automatiquement le second moyen de circulation 7, et donc le fluide caloporteur, dans la direction opposée. FIGS. 1A and 1B show a thermal generator 1 according to the invention 20 comprising two thermal modules 2 adjacent and superimposed, each integrating a magnetocaloric element 3 disposed between two hot and cold rooms 4 and 5 comprising a heat transfer fluid. A first circulation means 6 of the coolant is disposed in the hot chamber 4 and a second circulation means 7 is disposed in the cold chamber 5 or vice versa. The second circulation means 7 cooperates with a compression spring 8 forming a compensation member or return member. The compensation member may also be constituted by an elastic buffer or other similar means. The compression spring 8 is shown in transparency in FIGS. 1A and 1B. The physical parameters of the compression spring 8 such as the free length or the stiffness are determined so as to allow a progressive compression of the compression spring 8 under the pressure. the action of the pressure or force exerted by the heat transfer fluid when it is displaced by the first circulation means 6 and to achieve a compression preferably when the stroke of said first circulation means 6 is finished, namely when it is in abutment against the wall of the relevant chamber located at the level of the magnetocaloric element 3. Thus, the compression of the compression spring 8 allows the displacement of the heat transfer fluid through the magnetocaloric element 3 to the chamber in which is located the second means circulation 7, namely the cold room 5 in the example shown. When the first circulation means 6 returns to its initial position, the force exerted by the coolant on the compression spring 8 decreases until it disappears and the latter relaxes while automatically driving the second circulation means 7, and therefore the heat transfer fluid, in the opposite direction.

Le déplacement alterné du fluide caloporteur dans le module thermique 2 est ainsi obtenu par un organe de compensation 8 automatique associé au second moyen de circulation 7 du fluide et un organe de manoeuvre 11 commandant le déplacement du premier moyen de circulation 6. La chambre dans laquelle est positionné le second moyen de circulation 7 est fermée, elle n'a pas besoin de prévoir de contact entre le second moyen de circulation 7 et un organe de manoeuvre, et tout risque de perte d'étanchéité est évité. The alternating displacement of the heat transfer fluid in the thermal module 2 is thus obtained by an automatic compensation element 8 associated with the second circulation means 7 of the fluid and an operating member 11 controlling the displacement of the first circulation means 6. The chamber in which is positioned the second circulation means 7 is closed, it does not need to provide contact between the second circulation means 7 and an actuator, and any risk of leakage is avoided.

Le générateur thermique 1 comporte également un arrangement magnétique (non représenté) soumettant alternativement chaque élément magnétocalorique 3 à une variation de champ magnétique, et le déplacement alterné du fluide caloporteur est synchronisé avec la variation du champ magnétique. The heat generator 1 also comprises a magnetic arrangement (not shown) alternately subjecting each magnetocaloric element 3 to a magnetic field variation, and the alternating displacement of the coolant is synchronized with the variation of the magnetic field.

L'élément magnétocalorique 3 est perméable au fluide caloporteur et peut être constitué par un ou plusieurs matériaux magnétocaloriques. Il comporte des passages de fluide débouchant qui peuvent être constitués par les pores d'un matériau poreux, des mini ou micro-canaux usinés dans un bloc plein ou obtenus par un assemblage de plaques rainurées superposées, par exemple. The magnetocaloric element 3 is permeable to the coolant and can be constituted by one or more magnetocaloric materials. It comprises opening fluid passages which may be constituted by the pores of a porous material, mini or micro-channels machined in a solid block or obtained by an assembly of superimposed grooved plates, for example.

L'organe de manoeuvre 11 représenté est un chariot disposé face aux chambres chaudes 4 dans lesquelles sont montés les premiers moyens de circulation 6, formés par des pistons. Ces pistons 6 intègrent chacun un aimant susceptible d'interagir avec des aimants de différentes polarités montés sur ou intégrés dans le charriot 11 qui se déplace devant les modules thermiques 2 selon un mouvement de translation et de va-et-vient représenté par la double flèche 12. The actuator 11 shown is a carriage disposed facing the hot rooms 4 in which are mounted the first circulation means 6, formed by pistons. These pistons 6 each include a magnet capable of interacting with magnets of different polarities mounted on or integrated in the carriage 11 which moves in front of the thermal modules 2 in a translational movement and back and forth represented by the double arrow 12.

Ainsi, sur la figure 1A, le chariot 11 est dans une position qui, d'une part, repousse (vers la gauche sur la figure) le piston 6 de la chambre chaude 4 du module thermique 2 supérieur, ce qui entraîne un déplacement du fluide vers la chambre froide 5 et. la compression du ressort de compression 8 et, d'autre part, attire (vers la droite sur la figure) le piston 6 de la chambre chaude 4 du module thermique 2 inférieur, ce qui autorise la détente du ressort de compression 8 et un déplacement ou renvoi automatique du fluide vers la chambre chaude 4. Thus, in FIG. 1A, the carriage 11 is in a position which, on the one hand, pushes (towards the left in the figure) the piston 6 of the hot chamber 4 of the upper thermal module 2, which causes a displacement of the fluid to the cold chamber 5 and. the compression of the compression spring 8 and, on the other hand, attracts (to the right in the figure) the piston 6 of the hot chamber 4 of the lower thermal module 2, which allows the expansion of the compression spring 8 and a displacement or automatic return of the fluid to the hot chamber 4.

Lorsque le chariot 11 est mis en translation, d'autres aimants interagissent alors avec les pistons 6. Ainsi, sur la figure 1B, le chariot est dans une position qui, d'une part, attire (vers la droite sur la figure) le piston 6 de la chambre chaude 4 du module thermique 2 supérieur, ce qui entraîne la détente du ressort de compression 8 et un déplacement ou renvoi automatique du fluide vers la chambre chaude 4 et, d'autre part, repousse (vers la gauche sur la figure) le piston 6 de la chambre chaude 4 du module thermique 2 inférieur, ce qui entraîne un déplacement du fluide vers la chambre froide 5 et la compression du ressort de compression 8. When the carriage 11 is translated, other magnets then interact with the pistons 6. Thus, in FIG. 1B, the carriage is in a position which, on the one hand, draws (towards the right in the figure) the piston 6 of the hot chamber 4 of the upper thermal module 2, which causes the expansion of the compression spring 8 and a displacement or automatic return of the fluid to the hot chamber 4 and, on the other hand, pushes (to the left on the FIG. 6) of the hot chamber 4 of the lower thermal module 2, which causes the fluid to move towards the cold chamber 5 and the compression of the compression spring 8.

Un mouvement de va-et-vient du fluide caloporteur est ainsi obtenu avec un seul organe de manoeuvre, ce dernier commandant uniquement les moyens de circulation situés d'un côté des modules thermiques 2. A reciprocating movement of the coolant is thus obtained with a single operating member, the latter controlling only the circulation means located on one side of the thermal modules 2.

Les figures 2A et 2B représentent un générateur thermique 10 présentant également un ressort de compression 8 (non représenté en transparence à travers les pistons 7 formant les second moyens de circulation) et dans lequel l'unique organe de manoeuvre est réalisé sous la forme d'une came de commande 13 entraînée par un actionneur (non représenté) et comportant un profil de came 14 de forme sensiblement sinusoïdale dont l'amplitude détermine la course des premiers moyens de circulation 6 sous la forme de pistons. Le fonctionnement de ce générateur thermique est similaire à celui décrit précédemment. FIGS. 2A and 2B show a heat generator 10 also having a compression spring 8 (not represented in transparency through the pistons 7 forming the second circulation means) and in which the single actuator is made in the form of a control cam 13 driven by an actuator (not shown) and having a cam profile 14 of substantially sinusoidal shape whose amplitude determines the travel of the first circulation means 6 in the form of pistons. The operation of this thermal generator is similar to that described above.

Les premiers et seconds moyens de circulation 6 et 7 peuvent présenter toute forme leur permettant de déplacer le fluide caloporteur, par exemple un piston ou une membrane. The first and second circulation means 6 and 7 may have any shape allowing them to move the coolant, for example a piston or a membrane.

Dans le générateur thermique 20 représenté aux figures 3A et 3B, l'organe de manoeuvre des premiers moyens de circulation 6 est un chariot 11 tel que celui du générateur thermique 1 des figures 1A et I B. En ce qui concerne les seconds moyens de déplacement 7, ces derniers forment également un organe de compensation et se présentent sous la forme d'une membrane élastique 28 disposée dans chaque chambre chaude 4. Cette membrane élastique 28 est fixée au niveau de l'extrémité de ladite chambre qui est située du côté de l'élément rnagnétocalorique 3, autour de l'extrémité correspondante de l'élément magnétocalorique 3, et se déforme sous la pression ou force du fluide caloporteur venant de la chambre froide 5 opposée en recevant le fluide caloporteur en sortie de l'élément magnétocalorique 3. Ensuite, lors du retour du premier moyen de circulation 6 dans sa position initiale, la membrane élastique 28 retrouve sa forme initiale et repousse le fluide vers la chambre froide 5 opposée. L'élasticité de la membrane 28 est choisie de telle sorte qu'elle permet une déformation de la membrane 28 sous la pression exercée par le fluide arrivant de la chambre opposée, cette déformation étant suffisante pour recevoir un volume de fluide caloporteur équivalent au volume de fluide déplacé dans la chambre froide 5. In the thermal generator 20 shown in FIGS. 3A and 3B, the actuating member of the first circulation means 6 is a carriage 11 such as that of the heat generator 1 of FIGS. 1A and 1B. With regard to the second displacement means 7, these also form a compensation member and are in the form of an elastic membrane 28 disposed in each hot chamber 4. This elastic membrane 28 is fixed at the end of said chamber which is located on the side of the magnetocalocaloric element 3, around the corresponding end of the magnetocaloric element 3, and is deformed under the pressure or force of the coolant coming from the opposite cold chamber 5 while receiving the coolant at the outlet of the magnetocaloric element 3 Then, upon the return of the first circulation means 6 to its initial position, the elastic membrane 28 returns to its original shape and pushes the fluid towards the cold room 5 opposite. The elasticity of the membrane 28 is chosen such that it allows a deformation of the membrane 28 under the pressure exerted by the fluid arriving from the opposite chamber, this deformation being sufficient to receive a volume of heat transfer fluid equivalent to the volume of the fluid moved in the cold room 5.

Le générateur thermique 30 des figures 4A et 4B comporte également un organe de manoeuvre sous la forme d'un chariot 11. Il comprend toutefois un organe de compensation réalisé par un aimant 38 disposé sur le fond de la chambre chaude 4 et dont la polarité est la même que celle du second moyen de circulation 7 en forme de piston. Le déplacement du premier moyen de circulation 6 vers l'élément magnétocalorique 3 force le déplacement du piston formant le second moyen de circulation 7, ce, à l'encontre de la force de répulsion entre les deux pôles identiques, et le retour du premier moyen de déplacement 6 dans sa position initiale entraîne le déplacement du second moyen de circulation 7 favorisé par la force de répulsion entre les deux aimants, vers l'élément magnétocalorique 3. Bien entendu, on choisira une force d'entraînement du premier moyen de circulation 6 supérieure à la force de répulsion entre le second moyen de circulation 7 et l'organe de compensation 38. The heat generator 30 of FIGS. 4A and 4B also comprises an actuator in the form of a carriage 11. It nevertheless comprises a compensation element made by a magnet 38 arranged on the bottom of the hot chamber 4 and whose polarity is the same as that of the second circulation means 7 in the form of a piston. The displacement of the first circulation means 6 towards the magnetocaloric element 3 forces the displacement of the piston forming the second circulation means 7, this, against the repulsive force between the two identical poles, and the return of the first means displacement 6 in its initial position causes the displacement of the second circulation means 7 favored by the repulsion force between the two magnets, to the magnetocaloric element 3. Of course, we will choose a driving force of the first circulation means 6 greater than the repulsive force between the second circulation means 7 and the compensation member 38.

Le générateur 40 des figures 5A et 5B comporte également un organe de manoeuvre sous la forme d'un chariot 11. L'organe de compensation de ce générateur est réalisé sous la forme d'un gaz compressible 18 introduit dans la chambre chaude 4 dans laquelle se trouve le second moyen de circulation 7 en forme de piston, derrière ce dernier par rapport à l'élément magnétocalorique 3. Ce gaz compressible 18 est comprimé sous la pression du fluide caloporteur lors du déplacement du premier moyen de circulation 6 vers l'élément magnétocalorique 3 poussant le fluide caloporteur vers la chambre chaude 4 et se détend lors du retour dudit premier moyen de circulation 6 dans sa position initiale, repoussant ainsi le fluide caloporteur à travers l'élément magnétocalorique 3 vers la chambre froide 5. The generator 40 of FIGS. 5A and 5B also comprises an operating member in the form of a carriage 11. The compensation element of this generator is made in the form of a compressible gas introduced into the hot chamber 4 in which is the second circulation means 7 in the form of a piston, behind the latter with respect to the magnetocaloric element 3. This compressible gas 18 is compressed under the pressure of the coolant during the displacement of the first circulation means 6 towards the element magnetocaloric 3 pushing the heat transfer fluid to the hot chamber 4 and expands upon the return of said first circulation means 6 in its initial position, thereby pushing the heat transfer fluid through the magnetocaloric element 3 to the cold chamber 5.

La figure 5A représente un état dans lequel le gaz 18 est comprimé dans la chambre chaude 4 du module thermique 2 supérieur et détendu dans la chambre chaude 4 du module thermique 2 inférieur. La figure 5B représente quant à elle une situation inversée après déplacement de l'organe de manoeuvre 11.30 Les figures 6A et 6B représentent un générateur thermique 50 selon un autre mode de réalisation dans lequel l'organe de manoeuvre est également sous la forme d'un chariot 11 et l'organe de compensation est réalisé sous la forme d'une conduite 48 formant un organe de liaison fluidique reliant les volumes V1 et V2 des chambres chaude 4 et froide 5 situés derrière les premier et second moyens de circulation 6 et 7 d'un même module thermique 2. La conduite 48 et ces volumes VI et V2 contiennent un fluide d'entraînement incompressible qui circule d'un volume VI vers l'autre volume V2 et inversement lors du déplacement du premier moyen de circulation 6. FIG. 5A represents a state in which the gas 18 is compressed in the hot chamber 4 of the upper thermal module 2 and expanded in the hot chamber 4 of the lower thermal module 2. FIG. 5B represents an inverted situation after displacement of the operating member 11.30. FIGS. 6A and 6B show a heat generator 50 according to another embodiment in which the operating member is also in the form of a carriage 11 and the compensation member is in the form of a pipe 48 forming a fluidic connecting member connecting the volumes V1 and V2 of the hot and cold rooms 4 located behind the first and second circulation means 6 and 7 of the A same thermal module 2. The pipe 48 and these volumes VI and V2 contain an incompressible driving fluid which flows from one volume VI to the other volume V2 and vice versa during the displacement of the first circulation means 6.

En référence à la figure 6A, lorsque le premier moyen de déplacement 6 est déplacé vers l'élément magnétocalorique 3 (vers la gauche dans le module thermique 2 supérieur), le fluide caloporteur est poussé à travers l'élément magnétocalorique 3 vers la chambre froide 5, ce qui a pour effet, d'une part, de pousser le second moyen de circulation 7 vers le fond de la chambre froide 5 et, d'autre part, de faire circuler le 15 fluide d'entraînement du volume V2 vers le volume V1 à travers la conduite 48. With reference to FIG. 6A, when the first moving means 6 is moved towards the magnetocaloric element 3 (to the left in the upper thermal module 2), the coolant is pushed through the magnetocaloric element 3 towards the cold room 5, which has the effect, on the one hand, of pushing the second circulation means 7 towards the bottom of the cold chamber 5 and, on the other hand, of circulating the driving fluid of the volume V2 towards the volume V1 through line 48.

La figure 6B représente, dans le module thermique 2 supérieur, le retour du premier moyen de circulation 6 dans sa position initiale (vers la droite), qui a pour effet de chasser le fluide d'entraînement du volume V 1 en direction du volume V2 de la 20 chambre chaude 5, entraînant automatiquement le second moyen de circulation 7 vers la droite. FIG. 6B shows, in the upper thermal module 2, the return of the first circulation means 6 in its initial position (to the right), which has the effect of driving the driving fluid from the volume V 1 towards the volume V 2 of the hot chamber 5, automatically driving the second circulation means 7 to the right.

Il peut en outre être prévu d'intégrer un étrangleur 16 dans la conduite 48, tel que cela est représenté dans le générateur thermique 60 des figures 7A et 7B. Ce 25 générateur thermique 60 qui présente la même configuration que le générateur thermique 50, permet, grâce à l'étrangleur 16, de régler la vitesse de déplacement du fluide d'entraînement, et donc la vitesse de déplacement des premier et second moyens de circulation 6 et 7. Cela permet en outre de déterminer le temps de passage du fluide caloporteur à travers l'élément magnétocalorique 3 et donc d'exploiter au 30 maximum les propriétés calorifiques de ce dernier. It may further be provided to incorporate a choke 16 in the conduit 48, as shown in the heat generator 60 of Figures 7A and 7B. This heat generator 60, which has the same configuration as the heat generator 50, makes it possible, by virtue of the choke 16, to adjust the speed of displacement of the driving fluid, and therefore the speed of movement of the first and second circulation means. 6 and 7. This also makes it possible to determine the passage time of the heat transfer fluid through the magnetocaloric element 3 and thus to make maximum use of the heat properties of the latter.

Bien que l'ensemble des figures représentent un générateur thermique linéaire, l'invention s'applique également à un générateur thermique de configuration circulaire dans lequel les modules thermiques 2 sont disposés en cercle autour d'un axe central, ou selon toute autre configuration. L'invention s'applique à tout générateur dans lequel chaque module thermique 2 comprend un premier moyen de circulation 6 de fluide caloporteur manoeuvré par tout type d'organe de commande ou de manoeuvre, et un second moyen de circulation 7 qui comporte ou intègre un organe de compensation 8, 18, 28, 38, 48 selon l'invention lui permettant de se déplacer selon un mouvement alterné d'une position extrême à l'autre dans la chambre, de manière à imprimer une circulation alternée au fluide de part et d'autre et à travers l'élément magnétocalorique 3. Although all the figures represent a linear thermal generator, the invention also applies to a thermal generator of circular configuration in which the thermal modules 2 are arranged in a circle around a central axis, or in any other configuration. The invention applies to any generator in which each thermal module 2 comprises a first heat transfer fluid circulation means 6 operated by any type of control member or maneuver, and a second circulation means 7 which comprises or integrates a compensating member 8, 18, 28, 38, 48 according to the invention allowing it to move in an alternating movement from one end position to the other in the chamber, so as to print an alternating circulation to the fluid of the part and on the other hand and through the magnetocaloric element 3.

En outre, et comme déjà indiqué, l'organe de compensation 8, 18, 28, 38, 48 peut être disposé dans ou au niveau de l'une quelconque des chambres chaude 4 et froide 5. In addition, and as already indicated, the compensation member 8, 18, 28, 38, 48 may be disposed in or at any of the hot and cold rooms 4 and 5.

Possibilités d'application industrielle : Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir proposer un générateur magnétocalorique 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 de construction simple limitant le nombre d'organes de manoeuvre pour la circulation du fluide caloporteur dans les modules thermiques 2 à travers l'élément magnétocalorique 3, limitant les risques de perte d'étanchéité du générateur magnétocalorique et augmentant sa durée de vie. Possibilities of industrial application: It is clear from this description that the invention makes it possible to achieve the goals set, namely to propose a magnetocaloric generator 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 of simple construction limiting the number of operating elements for the circulation of the heat transfer fluid in the thermal modules 2 through the magnetocaloric element 3, limiting the risks of loss of tightness of the magnetocaloric generator and increasing its service life.

Un tel générateur thermique 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 peut trouver une application aussi bien industrielle que domestique dans le domaine du chauffage, de la climatisation, du tempérage, refroidissement ou autres, ce, à des coûts compétitifs et dans un faible encombrement. Such a heat generator 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 can find an industrial as well as domestic application in the field of heating, air conditioning, tempering, cooling or other, this, at competitive costs and in a small footprint.

En outre, toutes les pièces composant ce générateur thermique 1. 10, 20, 30, 40, 50, 60 peuvent être réalisées selon des processus industriels reproductibles. In addition, all the components of this heat generator 1. 10, 20, 30, 40, 50, 60 can be made according to reproducible industrial processes.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. The present invention is not limited to the embodiments described but extends to any modification and variation obvious to a person skilled in the art while remaining within the scope of protection defined in the appended claims.

Claims (11)

Revendications1. Générateur thermique, constitué par au moins un module thermique (2) intégrant un élément magnétocalorique (3) disposé entre deux chambres thermiques chaude (4) et froide (5), ledit élément magnétocalorique (3) étant traversé de part et d'autre par un volume de fluide caloporteur incompressible, ce volume de fluide étant déplacé par l'intermédiaire d'un premier et d'un second moyens de circulation (6, 7) disposés chacun dans une des chambres chaude (4) et froide (5) et renvoyant chacun alternativement le fluide en direction du moyen de circulation opposé (7, 6) en réalisant un mouvement de va-et-vient entre les extrémités opposées de la chambre chaude (4) ou froide (5) correspondante, ledit générateur thermique (1) comportant également un arrangement magnétique agencé pour soumettre alternativement chaque élément magnétocalorique (3) à une variation de champ magnétique et créer alternativement dans ledit élément magnétocalorique (3) un cycle d'échauffement et un cycle de refroidissement, générant la création puis le maintien d'un gradient de température entre les deux extrémités opposées dudit élément magnétocalorique (3), le déplacement alterné du fluide caloporteur étant synchronisé avec la variation du champ magnétique, générateur thermique (1, 10, 20, 30, 40, 50, 60) caractérisé en ce que le second moyen de circulation (7) comporte un organe de compensation (8, 18, 28, 38, 48) autorisant, d'une part, lors du déplacement du premier moyen de circulation (6) vers l'élément magnétocalorique (3), le déplacement dans le même sens dudit second moyen de circulation (7) vers l'extrémité de la chambre chaude ou froide (4 ou 5) correspondante éloignée de l'élément magnétocalorique (3) et, d'autre part, renvoyant automatiquement le second moyen de circulation (7) vers l'élément magnétique (3) lors du retour du premier moyen de circulation (6) vers l'extrémité de la chambre froide ou chaude (5 ou 4) correspondante éloignée de l'élément magnétocalorique (3). 14 Revendications1. Thermal generator, constituted by at least one thermal module (2) integrating a magnetocaloric element (3) disposed between two hot (4) and cold (5) thermal chambers, said magnetocaloric element (3) being crossed on either side by a volume of incompressible heat transfer fluid, this volume of fluid being displaced via a first and a second circulation means (6, 7) each disposed in one of the hot (4) and cold (5) chambers and each alternately returning the fluid to the opposite circulation means (7, 6) by reciprocating between the opposite ends of the corresponding hot or cold chamber (5), said heat generator (1 ) also comprising a magnetic arrangement arranged to alternately subject each magnetocaloric element (3) to a magnetic field variation and alternatively to create in said magnetocaloric element (3) an oscillation cycle uffement and a cooling cycle, generating the creation and maintenance of a temperature gradient between the two opposite ends of said magnetocaloric element (3), the alternating displacement of the heat transfer fluid being synchronized with the variation of the magnetic field, thermal generator (1 , 10, 20, 30, 40, 50, 60) characterized in that the second circulation means (7) comprises a compensating member (8, 18, 28, 38, 48) allowing, on the one hand, during the moving the first circulation means (6) towards the magnetocaloric element (3), moving in the same direction of said second circulation means (7) towards the end of the corresponding hot or cold chamber (4 or 5) remote from the magnetocaloric element (3) and, on the other hand, automatically returning the second circulation means (7) to the magnetic element (3) during the return of the first circulation means (6) to the end of the chamber cold or hot (5 or 4) c corresponding distant from the magnetocaloric element (3). 14 2. Générateur thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de compensation (8, 18, 28, 38) dudit module thermique (2) est intégré dans ce dernier. 2. Thermal generator according to claim 1, characterized in that said compensating member (8, 18, 28, 38) of said thermal module (2) is integrated in the latter. 3. Générateur thermique, selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe de compensation (28) forme simultanément le second moyen de circulation (7) de fluide caloporteur. 3. Thermal generator according to claim 2, characterized in that said compensation member (28) simultaneously forms the second circulation means (7) coolant. 4. Générateur thermique, selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe de compensation (8, 18) est apte à se comprimer sous la force exercée par le fluide caloporteur lors du déplacement du premier moyen de circulation (6) vers l'élément magnétocalorique (3) et à reprendre sa forme initiale lors du retour du premier moyen de circulation (6) au niveau de l'extrémité de la chambre chaude ou froide (4 ou 4. Thermal generator according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the compensation member (8, 18) is adapted to compress under the force exerted by the coolant during the movement of the first means of flow (6) to the magnetocaloric element (3) and to return to its initial shape upon the return of the first circulation means (6) at the end of the hot or cold chamber (4 or 5) correspondante éloignée de l'élément magnétocalorique (3). 5. Générateur thermique, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de compensation (8, 18) est disposé entre le second moyen de circulation (7) et le fond la chambre chaude (4) ou froide (5) correspondante. 5) corresponding remote from the magnetocaloric element (3). 5. Thermal generator according to claim 4, characterized in that the compensation member (8, 18) is arranged between the second circulation means (7) and the bottom the corresponding hot chamber (4) or cold chamber (5). . 6. Générateur thermique, selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de compensation est choisi dans le groupe comprenant le ressort de compression (8), le tampon élastique, un fluide compressible (18). 25 6. Thermal generator according to claim 5, characterized in that the compensation member is selected from the group comprising the compression spring (8), the elastic buffer, a compressible fluid (18). 25 7. Générateur thermique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de compensation forme simultanément le second moyen de circulation (7) et comporte une membrane élastique (28) fixée au niveau de l'extrémité de la chambre chaude ou froide (4 ou 5) correspondante située du côté de l'élément magnétocalorique (3), de manière à recevoir le fluide caloporteur en sortie de l'élément magnétocalorique (3) 30 issu de la chambre froide ou chaude (5 ou 4) opposée.20 7. Thermal generator according to claim 3, characterized in that the compensation member simultaneously forms the second circulation means (7) and comprises an elastic membrane (28) fixed at the end of the hot or cold chamber. (4 or 5) corresponding to the side of the magnetocaloric element (3), so as to receive the heat transfer fluid at the outlet of the magnetocaloric element (3) 30 from the cold or hot chamber (5 or 4) opposite. 20 8. Générateur thermique, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second moyen de circulation (7) est réalisé, au moins en partie, en un matériau magnétique ou comprend un tel matériau magnétique et en ce que l'organe de compensation comporte un aimant (38) de polarité identique à celle du matériau magnétique du second moyen de circulation (7) et est intégré dans ou disposé au niveau du fond de la chambre chaude ou froide (4 ou 5) dans laquelle est disposé le second moyen de circulation (7). 8. Thermal generator according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the second circulation means (7) is made, at least in part, of a magnetic material or comprises such a magnetic material and in that the compensation member comprises a magnet (38) of the same polarity as the magnetic material of the second circulation means (7) and is integrated in or disposed at the bottom of the hot or cold chamber (4 or 5) in which the second circulation means (7) is arranged. 9. Générateur thermique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8, caractérisé en ce que le second moyen de circulation (7) est choisi dans le groupe comprenant un piston, une membrane extensible. 9. Thermal generator according to any one of claims 1 to 6 and 8, characterized in that the second circulation means (7) is selected from the group comprising a piston, an extensible membrane. 10. Générateur thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de compensation comporte au moins un organe (48) de liaison fluidique entre les volumes (V 1 et V2) des chambres chaude (4) et froide (5) situés derrière les premier et second moyens de circulation par rapport à l'élément magnétocalorique (3), cet organe (48) de liaison fluidique et ces volumes (V i et V2) formant un circuit fermé rempli d'un fluide d'entraînement incompressible. 10. Thermal generator according to claim 1, characterized in that the compensation member comprises at least one member (48) for fluid connection between the volumes (V 1 and V 2) of the hot (4) and cold (5) chambers. located behind the first and second circulation means with respect to the magnetocaloric element (3), this fluidic connection member (48) and these volumes (V i and V2) forming a closed circuit filled with an incompressible drive fluid . 11. Générateur thermique, selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe (48) de liaison fluidique intègre un étrangleur (16). 11. Thermal generator according to claim 10, characterized in that the fluidic connection member (48) incorporates a choke (16).
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